(57)【要約】【課題】  空隙率が高く、かつ、均一な細孔を有する多孔質体を簡単に製造することができる多孔質体製造装置及びその装置で製造される多孔質体を提供すること。【解決手段】  第一モノマーを含有する第一溶液を噴出させる噴出手段と、前記噴出手段から噴出する第一溶液を帯電させる帯電手段と、第二モノマーを含有する第二溶液を貯蔵する反応槽とを備える多孔質体製造装置であって、前記反応槽で、第一モノマーと第二モノマーとを反応させることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一モノマーを含有する第一溶液を噴出させる噴出手段と、
前記噴出手段から噴出する第一溶液を帯電させる帯電手段と、
第二モノマーを含有する第二溶液を貯蔵する反応槽とを備える多孔質体製造装置であって、
前記反応槽で、第一モノマーと第二モノマーとを反応させることを特徴とする多孔質体製造装置。
【請求項２】
前記第二モノマーが、前記第一モノマーと界面重合反応を起こしうるモノマーである請求項１に記載の多孔質体製造装置。
【請求項３】
前記第一モノマーは、アミン化合物であり、
前記第二モノマーは、酸ハライド化合物である請求項１又は２に記載の多孔質体製造装置。
【請求項４】
前記帯電手段は、前記噴出手段に高電圧を印加することにより、第一モノマーを帯電させる請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質体製造装置。
【請求項５】
前記噴出手段は、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の内径を有するノズルを備える請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質体製造装置。
【請求項６】
前記第二溶液の液面は、前記ノズルの下端部から１ｃｍ以上１００ｃｍ以下離れている請求項１〜５のいずれかに記載の多孔質体製造装置。
【請求項７】
前記帯電手段の高電圧の絶対値は、１ｋＶ以上５０ｋＶ以下の直流電圧である請求項２〜６のいずれかに記載の多孔質体製造装置。
【請求項８】
前記第一溶液の溶媒は、水である請求項１〜７のいずれかに記載の多孔質体製造装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の多孔質体製造装置で製造される多孔質体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質体製造装置及びその装置で製造される多孔質体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多孔質体の製造に関する研究が盛んに行なわれている。その中でも、高分子化合物を適当な溶剤を用いて溶解し、その溶解液に物質を混合し、一定の形態を形成後に物質を溶出して多数の細孔を形成させるといった方法が知られている。
【０００３】
しかしながら、この方法は、上述したように、物質を溶出させる必要があるために、非常に複雑なものであった。
【０００４】
また、高分子繊維集合体の製造としては、原料となる高分子溶液をノズルを通して押出しながら同時に高電圧を印加することにより、高分子溶液中の溶媒を揮発させて、高分子繊維を形成し、一定距離離れた場所に位置する回収装置等に集積していた。この高分子繊維集合体は、繊維が３次元ネットワーク構造を有しながら集積した形態である。
【０００５】
このような高分子繊維集合体の製造装置は、高分子を空間に供給できるノズル部と、帯電手段と、回収装置とを備えている。
【０００６】
なお、本発明は、発明者独自の着想により完成されたもので、先行技術文献として記載すべきものはない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような高分子繊維集合体の製造装置を用いると、高分子溶液中の溶媒を揮発させて形成された高分子繊維が回収装置上に集積するので、不均一な細孔を有する高分子繊維集合体になった。
【０００８】
一方、本発明者らは、高電圧によってモノマー溶液に電荷が誘発、蓄積されることにより、この電荷はお互いに反発し、この反発力は表面張力に対抗し、荷電臨界を超えると（表面張力を超えると）、モノマー溶液は帯電ミストになり、この帯電ミストの表面積は体積に対して大きいため、溶媒が効率良く蒸発し、さらに体積の減少により電荷密度が高くなるため、モノマーイオンへと分裂していくことを見出し、本発明に至った。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、空隙率が高く、かつ、均一な細孔を有する多孔質体を簡単に製造することができる多孔質体製造装置及びその装置で製造される多孔質体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明の多孔質体製造装置は、第一モノマーを含有する第一溶液を噴出させる噴出手段と、前記噴出手段から噴出する第一溶液を帯電させる帯電手段と、第二モノマーを含有する第二溶液を貯蔵する反応槽とを備える多孔質体製造装置であって、前記反応槽で、第一モノマーと第二モノマーとを反応させることを特徴とする。
【００１１】
このように本発明の多孔質体製造装置によれば、噴出手段から第一溶液を噴出させるとともに第一溶液を帯電させることにより、第一溶液が荷電限界を超えると、第一溶液は正又は負の微細な帯電ミストに分裂するので、第一モノマーを互いに反発させかつ脱溶媒させながら反応槽中の第二溶液の広範囲に落下させて、第一モノマーと第二モノマーとを反応させることにより、空隙率が高く、かつ、均一な細孔を有する多孔質体を簡単に製造することができる。
【００１２】
また、本発明の多孔質体製造装置は、前記第二モノマーが、前記第一モノマーと界面重合反応を起こしうるモノマーであることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の多孔質体製造装置は、前記第一モノマーは、アミン化合物であり、前記第二モノマーは、酸ハライド化合物であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の多孔質体製造装置は、前記帯電手段は、前記噴出手段に高電圧を印加することにより、第一モノマーを帯電させることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の多孔質体製造装置は、前記噴出手段は、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の内径を有するノズルを備えることが好ましい。
【００１６】
ノズルの内径が、０．１ｍｍ未満であると、詰まるおそれがあり、一方、２．０ｍｍを超えると、微細な帯電ミストに分裂しないおそれがある。
【００１７】
また、本発明の多孔質体製造装置は、前記第二溶液の液面は、前記ノズルの下端部から１ｃｍ以上１００ｃｍ以下離れていることが好ましい。
【００１８】
ノズルの下端部からの距離が、１ｃｍ未満であると、噴出された第一モノマーを互いに反発させかつ脱溶媒させることが不充分となるおそれがあり、一方、１００ｃｍを超えると、モノマーイオンに分裂した状態を維持しないおそれがある。
【００１９】
また、本発明の多孔質体製造装置は、前記帯電手段の高電圧の絶対値は、１ｋＶ以上５０ｋＶ以下の直流電圧であることが好ましい。
【００２０】
帯電手段の高電圧の絶対値が、１ｋＶ未満であると、微細な帯電ミストに分裂しないおそれがあり、一方、５０ｋＶを超えると、分裂する力が強いので第一モノマーが反応槽中に落下しないおそれがある。
【００２１】
そして、本発明の多孔質体製造装置は、前記第一溶液の溶媒は、水であることが好ましい。
【００２２】
さらに、本発明の多孔質体は、上述した多孔質体製造装置で製造される。
【発明の効果】
【００２３】
このように本発明の多孔質体製造装置によれば、噴出手段から第一溶液を噴出させるとともに第一溶液を帯電させることにより、第一溶液が荷電限界を超えると、第一溶液は正又は負の微細な帯電ミストに分裂するので、第一モノマーを互いに反発させかつ脱溶媒させながら反応槽中の第二溶液の広範囲に落下させて、第一モノマーと第二モノマーとを反応させることにより、空隙率が高く、かつ、均一な細孔を有する多孔質体を簡単に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明を詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の多孔質体製造装置の一例を示す。多孔質体製造装置１は、導電性材料からなる容器６を備えている。容器６の側面の上部には導入口８が開口している。導入口８は流量制御手段９を介して気体供給源に繋げられており、容器６内に気体を導入させる。一方、導入口８を有する側面に対向する側面の底部には排気口７が開口している。排気口７は、真空ポンプ等に繋げられており、容器６内の気体を排気させる。
【００２６】
また、容器６の上面の中心部には、絶縁性材料からなる絶縁板１０が設けられている。さらに、絶縁板１０の中心部には、導電性材料からなるノズル３が設けられている。ノズル３は、第一溶液供給源２に繋げられており、容器６内に第一溶液を噴出させる。なお、第一溶液供給源２は、第一溶液を加圧しノズル３に供給するものであり、ノズル３からの第一溶液の噴出速度を調節することができる。
【００２７】
さらに、ノズル３には、高電圧電源１２が接続されており、高電圧が印加されるようになっている。
【００２８】
また、容器６の下面の中心部には、導電性材料からなる集積台５が設けられている。集積台５は、容器６の下面から一定の高さを有するとともに、アース５ａにより接地されている。
【００２９】
さらに、集積台５の上には、反応槽４が設けられている。反応槽４内には、第二溶液が貯蔵されるようになっている。
【００３０】
そして、容器６には、容器６内の温湿度の情報を得るために温湿度センサ１１が設けられている。
【００３１】
さらに、容器６の下には、容器６が接地しないように、絶縁性材料からなる設置台１３が設けられている。
【００３２】
なお、集積台５には、ノズル３に付与された荷電と反対の符号を有する荷電を付与することとしてもよい。
【００３３】
上記ノズルの内径は、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３４】
上記ノズルの長さは、１ｃｍ以上５ｃｍ以下であることが好ましい。
【００３５】
上記高電圧の絶対値は、１ｋＶ以上５０ｋＶ以下の直流電圧であることが好ましく、１０ｋＶ以上３５ｋＶ以下の直流電圧であることがより好ましい。
【００３６】
上記第一溶液の噴出速度は、０．０１ｍｌ／ｍｉｎ以上１００ｍｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。
【００３７】
上記反応槽内に貯蔵された第二溶液の液面は、ノズルの下端部から１ｃｍ以上１００ｃｍ以下離れていることが好ましく、５ｃｍ以上７０ｃｍ以下離れていることがより好ましい。
【００３８】
上記反応槽の内径は、５ｃｍ以上３０ｃｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
上記容器内の温度は、１０℃以上３０℃以下であることが好ましく、上記容器内の湿度は、２０％以上８０％以下であることが好ましい。
【００４０】
上記導電性材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、タングステン等が挙げられる。
【００４１】
上記絶縁性材料としては、例えば、塩化ビニル、セラミック、ガラス、石英等が挙げられる。
【００４２】
上記気体としては、一定の温度に加熱されたＡｒ、Ｎ2ガス等の不活性ガス等が挙げられる。上記一定の温度は、１０℃以上３０℃以下であることが好ましい。
そして、本発明の多孔質体製造装置において、例えば、アミン化合物と酸ハライド化合物とを、界面重合反応させることにより、架橋ポリアミドを主成分とする多孔質体を得ることができる。
【００４３】
上記アミン化合物は、少なくとも２個の１級及び／又は２級アミノ基を有する単量体からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。上記アミン化合物としては、特に限定されず、例えば、芳香族、脂肪族又は脂環式の多官能アミン化合物等が挙げられる。上記芳香族の多官能アミン化合物としては、例えば、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、１，３，５−トリアミノベンゼン、１，２，４−トリアミノベンゼン、３，５−ジアミノ安息香酸、２，６−ジアミノトルエン、２，４−ジアミノアニソール、キシリレンジアミン等が挙げられる。上記脂肪族の多官能アミン化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリス（２−アミノエチル）アミン等が挙げられる。上記脂環式の多官能アミン化合物としては、例えば、１，３−ジアミノシクロヘキサン、１，２−ジアミノシクロヘキサン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、ピペラジン、２，５−ジメチルピペラジン、４−アミノメチルピペラジン等が挙げられる。
【００４４】
上記酸ハライド化合物は、２個以上の酸ハライド基を有する単量体からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。上記酸ハライド化合物としては、特に限定されず、例えば、芳香族、脂肪族又は脂環式の多官能性酸ハライド化合物が挙げられる。上記芳香族の多官能性酸ハライド化合物としては、例えば、トリメシン酸クロライド、テレフタル酸クロライド、イソフタル酸クロライド、ビフェニルジカルボン酸クロライド、ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、ベンゼントリスルホン酸クロライド、ベンゼンジスルホン酸クロライド、クロロスルホニルベンゼンジカルボン酸クロライド、ベンゼンヘキサカルボン酸ハライド等が挙げられる。上記脂肪族の多官能性酸ハライド化合物としては、例えば、アジピン酸ジクロライド、セバシン酸クロライド、プロパントリカルボン酸クロライド、ブタントリカルボン酸クロライド、ペンタントリカルボン酸クロライド、グルタリルハライド、アジポイルハライド等が挙げられる。上記脂環式の多官能性酸ハライド化合物としては、例えば、シクロプロパントリカルボン酸クロライド、シクロブタンテトラカルボン酸クロライド、シクロペンタントリカルボン酸クロライド、シクロペンタンテトラカルボン酸クロライド、シクロヘキサントリカルボン酸クロライド、テトラハイドロフランテトラカルボン酸クロライド、シクロペンタンジカルボン酸クロライド、シクロブタンジカルボン酸クロライド、シクロヘキサンジカルボン酸クロライド、テトラハイドロフランジカルボン酸クロライド等が挙げられる。
【００４５】
上記第一溶液は、アミン化合物の濃度を０．０１重量％以上２０重量％以下で含有することが好ましい。
【００４６】
上記第一溶液の溶媒としては、例えば、水等が挙げられる。
【００４７】
上記第一溶液は、界面重合反応を促進するために、界面重合反応にて生成するハロゲン化水素を除去し得る水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムを含有してもよい。
【００４８】
上記第二溶液は、酸ハライド化合物の濃度を０．００１重量％以上１０重量％以下で含有することが好ましい。
【００４９】
上記第二溶液の溶媒としては、例えば、クロロホルム等が挙げられる。
【００５０】
次に、多孔質体製造装置１により多孔質体を製造する方法は、下述のように行われる。
【００５１】
まず、導入口８から容器６内に気体を導入するとともに、容器６内から排出口７へ気体を排気する。このとき、温湿度センサ１１により得られた情報に基づいて、流量制御手段９により容器６内の温湿度を調節する。
【００５２】
次に、高電圧電源１２を使用して、ノズル３に高電圧を印加する。このとき、ノズル３は高電圧を印加されるとともに、反応槽４の下の集積台５はアースされているので、ノズル３と反応槽４との間には、強い電界が形成されることになる。
そして、第一溶液供給源２からノズル３に第一溶液を供給し、ノズル３から第一溶液を噴出させる。
【００５３】
したがって、高電圧によって第一溶液に電荷が誘発、蓄積されることにより、この電荷はお互いに反発し、この反発力は表面張力に対抗し、荷電臨界を超えると（表面張力を超えると）、第一溶液は帯電ミストになり、この帯電ミストの表面積は体積に対して大きいため、溶媒が効率良く蒸発し、さらに体積の減少により電荷密度が高くなるため、第一溶液は第一モノマーイオンへと分裂していく（図２参照）。
【００５４】
そして、第一モノマーイオンは、お互いに反発しながら、形成された電界により反応槽４に向かって進行するので、反応槽４内の第二溶液の広範囲に落下する。このとき、ほとんどの第一モノマーイオンは、気体に同伴されずに、第二溶液に到達する。
【００５５】
さらに、第一モノマーイオンは、第二溶液に到達しても、電荷を全く失わず、一部残した状態にあるため、第二モノマーと反応する。その結果、例えば、空隙率が４０体積％以上９５体積％以下であり、かつ、０．１μｍ以上３０μｍ以下の細孔を有する多孔質体が得られる。
【００５６】
また、本発明の多孔質体製造装置により得られた多孔質体は、例えば、吸音材、防振材、吸収材、医療材料等として使用される。
【実施例】
【００５７】
以下実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００５８】
＜実施例１＞
図１に示す多孔質体製造装置１により実施例１に係る多孔質体を製造した。
【００５９】
なお、内径０．２ｍｍ、長さ１ｃｍのノズル３を使用し、ノズル３の下端部から第二溶液の液面までの距離を５０ｃｍとし、さらにノズル３に可変電圧器（パレス電子技術株式会社製）を用いて３０ｋＶの直流電圧を印加し、第一溶液の噴出速度を４．４ｍｌ／ｍｉｎとした。
【００６０】
また、内径１４．５ｃｍ、深さ４ｃｍの反応槽４を使用した。
【００６１】
また、気体としては、１９．５℃の窒素を使用し、容器６内の温度を１８℃以上２２℃以下、容器６内の湿度を３０％以上６０％以下となるように制御した。
【００６２】
そして、ヘキサメチレンジアミン５ｇと水酸化ナトリウム３．５ｇと水１００ｇとを混合して第一溶液とした。一方、アジピン酸ジクロリド５ｇとクロロホルム１００ｇとを混合して第二溶液とした。
【００６３】
＜評価方法＞走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による形態観察
白金／パラジウム蒸着を、３０ｍＡ、１２０秒で行い、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００製）で観察した。なお、加速電圧は６ｋＶで、ワーキングディスタンスは２０であった。その結果を図３〜図５に示す。
【００６４】
したがって、図３〜図５より、本発明の多孔質体製造装置によれば、空隙率が高く、かつ、均一な細孔を有する多孔質体が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の多孔質体製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の多孔質体製造装置を実施した時のノズルの下端部付近を示す拡大概略図である。
【図３】実施例１に係る多孔質体の走査型電子顕微鏡写真（倍率５００倍）である。
【図４】実施例１に係る多孔質体の走査型電子顕微鏡写真（倍率１５００倍）である。
【図５】実施例１に係る多孔質体の走査型電子顕微鏡写真（倍率６０００倍）である。
【符号の説明】
【００６６】
１  多孔質体製造装置
２  第一溶液供給源
３  ノズル
４  反応槽
５  集積台
６  容器
７  排気口
８  導入口
９  流量制御手段
１０  絶縁板
１１  温湿度センサ
１２  高電圧電源
１３  設置台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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